一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法技术

本发明专利技术公开了一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，首先在PYTHON软件中进行储罐网壳及吊杆单元的编译，并对不同梁单元进行截面方向指派，然后在ABAQUS软件中创建储罐的实体模型并施加约束，最后在ABAQUS软件中对模型进行分析计算，并查看计算结果。本发明专利技术采用上述LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，缩短了建模时间，提高了不规则自由网壳建模效率，保证了建模的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法
本专利技术设计涉及LNG储罐设计领域，具体是一种外罐采用金属材料整体模型的有限元分析设计方法。
技术介绍
LNG(liquefiednaturalgas，液化天然气)主要成分为甲烷，被公认为地球上最干净的能源，具有热值高、污染小、价格低等优点。由于其储存效率高、占地节省，储存规模趋于大型化。目前，我国已建成的大型LNG储罐均采用地上式全容罐，其主要由钢制子支撑内罐、混凝土外罐、基础、热保护系统及附属设备构成。但是，目前对内外罐均采用金属材料的LNG储罐研究较少，储罐的结构与规模都表现处严重的单一化特性，创新性严重不足。当LNG储罐采用自由网壳等时，结构较复杂，直接用ABAQUS建模时，需要花费大量时间，效率和操作准确率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，解决LNG储罐采用自由网壳建模复杂的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，包括以下步骤：S1：拱顶建模，在PYTHON软件中编写py格式脚本文件，定义网壳和吊杆的构件参数，并写入txt格式第一文本；然后利用循环语句对网壳和吊杆进行梁单元建模，形成网格结构；S2：实体建模，在ABAQUS软件中读取第一文本并运行脚本文件，然后对吊顶板、外壁板、罐底板和加强圈进行壳单元简化建模；S3：定义梁单元走向，在PYTHON软件中定义各梁单元的截面方向，并写入txt格式第二文本；S4：建立约束，在ABAQUS软件中读取第二文本并运行脚本文本，然后对梁单元和壳单元间、壳单元和壳单元间建立约束，完成节点间相互作用设置；S5：模型分析计算，在ABAQUS软件对模型施加自重荷载，依次检查各构件所受的应力和位移，并与容许应力和容许位移对比，判断模型各构件是否合格。优选的，步骤S1中所述网壳和吊杆的构件参数按照节点坐标形式写入第一文本。优选的，步骤S1中所述网壳和吊杆在生成网格结构之前，通过布尔运算判断不同网壳和杆件之间是否能够进行拼接。优选的，步骤S3中所述梁截面方向以法向量形式写入第二文本。优选的，步骤S4中所述约束包括TIE约束和边界约束。本专利技术采用上述结构的LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，具有以下优点：1、创新性，结合PYTHON与ABAQUS进行参数化建模，降低了建模时长，提高了建模精确度；2、针对性，解决了大型LNG储罐结构复杂导致的有限元建模复杂、有限元计算不收敛的问题。附图说明图1为现有技术中LNG储罐外罐的模型图；图2为本专利技术实施例的流程图。附图标记1、拱顶；2、外壁板；3、加强圈。具体实施方式以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1所示，LNG储罐外罐模型包括拱顶1、外壁板2和加强圈3，其中拱顶1包括网壳和吊杆，网壳和吊杆之间结合成一个整体。针对采用自由网壳及不对称吊杆构件的LNG储罐，本申请提出了一种新的建模方式以及有限元分析方法。如图2所述，本方法包括如下步骤：S1：拱顶建模，在PYTHON软件中编写py格式脚本文件，定义网壳和吊杆的构件参数，并按照节点坐标形式写入txt格式第一文本。构件参数包括杆件的尺寸参数以及强轴方向。然后利用循环语句对网壳和吊杆进行梁单元建模，形成网格结构。网壳和吊杆在生成网格结构之前，通过布尔运算判断不同网壳与杆件之间是否能够进行拼接。S2：实体建模，在ABAQUS软件中读取第一文本并运行脚本文件，然后对吊顶板、外壁板2、罐底板和加强圈3进行壳单元简化建模。S3：定义梁单元走向，在PYTHON软件中定义各梁单元的截面方向，并以法向量的形式写入txt格式第二文本。S4：建立约束，在ABAQUS软件中读取第二文本并运行脚本文本，然后对梁单元和壳单元间、壳单元和壳单元间建立约束，完成节点间相互作用设置。建模时，在吊杆和吊顶板之间建立TIE约束，拱顶1和加强圈3之间建立TIE约束，外壁板2和加强圈3之间建立TIE约束，罐底板建立边界约束，节点的边界条件与实际保持一致。S5：模型分析计算，在ABAQUS软件对模型施加自重荷载，依次检查各构件所受的应力和位移，并与容许应力和容许位移对比，判断模型各构件是否合格。综上，本专利技术采用上述结构的LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，节点的边界条件与实际保持一致，保证了计算结果的准确性。ABAQUS软件和PYTHON软件结合使用，缩短了建模时间，提高了不规则自由网壳建模效率。以上是本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本专利技术所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内，因此本专利技术的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，其特征是在于，包括以下步骤：/nS1：拱顶建模，在PYTHON软件中编写py格式脚本文件，定义网壳和吊杆的构件参数，并写入txt格式第一文本；然后利用循环语句对网壳和吊杆进行梁单元建模，形成网格结构；/nS2：实体建模，在ABAQUS软件中读取第一文本并运行脚本文件，然后对吊顶板、外壁板、罐底板和加强圈进行壳单元简化建模；/nS3：定义梁截面走向，在PYTHON软件中定义各梁单元的截面方向，并写入txt格式第二文本；/nS4：建立约束，在ABAQUS软件中读取第二文本并运行脚本文本，然后在梁单元和壳单元间、壳单元和壳单元间建立约束，完成节点间相互作用设置；/nS5：模型分析计算，在ABAQUS软件对模型施加自重荷载，依次检查各构件所受的应力和位移，并与容许应力和容许位移对比，判断模型各构件是否合格。/n

【技术特征摘要】
1.一种LNG储罐的外罐模型有限元分析方法，其特征是在于，包括以下步骤：
S1：拱顶建模，在PYTHON软件中编写py格式脚本文件，定义网壳和吊杆的构件参数，并写入txt格式第一文本；然后利用循环语句对网壳和吊杆进行梁单元建模，形成网格结构；
S2：实体建模，在ABAQUS软件中读取第一文本并运行脚本文件，然后对吊顶板、外壁板、罐底板和加强圈进行壳单元简化建模；
S3：定义梁截面走向，在PYTHON软件中定义各梁单元的截面方向，并写入txt格式第二文本；
S4：建立约束，在ABAQUS软件中读取第二文本并运行脚本文本，然后在梁单元和壳单元间、壳单元和壳单元间建立约束，完成节点间相互作用设置；
S5：模型分析计算，在ABAQUS软件对模型施加自重荷载，依次检查各构件所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景，杨伟，王永成，赵豪放，张锐，刘泽萱，林润峰，
申请(专利权)人：中铁十八局集团有限公司，中铁十八局集团建筑安装工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12